(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111556198.8 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 长安大学 地址 710064 陕西省西安市南 二环路中段 (72)发明人 冯忠居　陈慧芸　李铁　夏承明　 王鹏超　蔡俊华　武敏　江冠　 白少奋　全超文　黄骤屹　郭穗柱　 王伟　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 代理人 安彦彦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 岩溶区桥梁桩基竖向极限承载力及折减系 数计算方法 (57)摘要 本发明公开了岩溶区桥梁桩基竖向极限承 载力及折减系数计算方法， 充分考虑对桥梁桩基 竖向极限承 载力影响度最大的五大因素， 采用试 验方法， 全面分析多种工况下桥梁桩基承载力， 并基于分析结果， 综合考虑桩侧阻力受溶洞的影 响和桩端阻力受溶洞的影响后计算桥梁桩基的 承载力计算是， 所得桩基承 载力相对于规范法计 算的结果偏于安全。 同时， 在计算过程中尽可能 符合试验和数值模拟结果， 精度高， 避免了施工 建设成本不 合理的现象。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114218801 A 2022.03.22 CN 114218801 A 1.岩溶区桥梁 桩基竖向极限承载力折减系数计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 通过数值模拟试验得到不同桩径、 桩长、 溶洞跨度、 溶洞高度以及溶洞位置系数 下的桥梁桩基竖向极限承载力Qu′， 根据公式(1)计算不同条件下的桥梁桩基竖向极限承载 力折减系数If， If＝Qu′/Qu  (1) 式中， Qu——无溶时桥梁 桩基竖向极限承载力按公式(2)计算； Qu＝Qsu+Qpu＝ΣUiLiqsui+Apqpu (2) 式中， Qsu——总极限侧阻； Qpu——总极限端阻力； Li、 Ui——桩周第i层土厚度和相应的 桩身周长； Ap——桩端底面积； qsui——第i层土的极限侧阻力； qpu——持力层极限端阻力； 步骤2、 对 步骤1得到的不同条件下的桥梁桩基 竖向极限承载力折减系数If进行回归， 得 到折减系数函数式： If＝CLaDbdehglj  (3)； 式中： L—桩长； D—桩径； d2—溶洞跨度； h—溶洞高度； l—溶洞位置； C—综合影响因子； a—桩长的影响系数、 b—桩径的影响系数、 e—溶洞跨度的影响系数、 g—溶洞高度的影响系 数、 j—溶洞位置的影响系数； 步骤3、 对折减系数函数式中的系数进行求解， 得到桥梁桩基竖向极限承载力折减系数 If计算公式， 根据桥梁桩基竖向极限承载力折减系数If计算公式计算桥梁桩基竖向极限承 载力折减系数If。 2.根据权利要求1所述的岩溶区桥梁桩基竖向极限承载力折减系数计算方法， 其特征 在于， 所述步骤1中， 采用正交数值模拟的方法， 得到不同桩径、 桩长、 溶洞跨度、 溶洞高度以 及溶洞位置系数 下的桥梁 桩基竖向极限承载力。 3.根据权利要求1所述的岩溶区桥梁桩基竖向极限承载力折减系数计算方法， 其特征 在于， 所述步骤1 中， 所述桩径的变化区间为1.6m～2.5m， 所述桩长的变化区间为20m～60m， 所述溶洞跨度的变化区间为4 ×4m2～15×15m2， 所述溶洞高度的变化区间为3m～ 15m， 所述 溶洞位置系数的变化区间为0.1～0.5 。 4.根据权利要求1或3所述的岩溶区桥梁桩基竖向极限承载力折减系数计算方法， 其特 征在于， 所述 步骤1中， 所述溶洞位置系数＝溶洞底 距桩底距离/桩长。 5.根据权利要求1或3所述的岩溶区桥梁桩基竖向极限承载力折减系数计算方法， 其特 征在于， 所述 步骤1中， 桩长、 桩径、 溶洞跨度、 高度和溶洞位置按照5水平确定步长 。 6.根据权利要求1所述的岩溶区桥梁桩基竖向极限承载力折减系数计算方法， 其特征 在于， 所述 步骤2中， 采用经验公式法对桥梁 桩基竖向极限承载力折减系数If进行回归。 7.根据权利要求1或6所述的岩溶区桥梁桩基竖向极限承载力折减系数计算方法， 其特 征在于， 所述 步骤3中， 对折减系数函数式进行的系数进行求 解的过程， 包括以下步骤： 对式(3)两边同时取对数， 可 得： log If＝log C+a log L+b log D+e log d+g log h+j log l  (4) 令Y＝log If、 C1＝log C、 X1＝log L、 X2＝log D、 X3＝log d、 X4＝log h、 X5＝log l， 则： Y＝C1+aX1+bX2+eX3+gX4+jX5  (5) 公式(5)经运算后得线性回归公式， 根据步骤1的数值模拟试验数据， 进行回归分析， 求 公式(5)中C、 a、 b、 e、 g和j的值；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114218801 A 2将C、 a、 b、 e、 g和j的值代入式(3)， 得到桥梁 桩基竖向极限承载力折减系数If公式： If＝1.2952L0.027D‑0.5338d‑0.0967h‑0.0917l‑0.0128  (6)。 8.一种岩溶区桥梁 桩基竖向极限承载力计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 计算桥梁桩基竖向极限承载力折减系数If： If＝1.2952L0.027D‑0.5338d‑0.0967h‑0.0917l ‑0.0128， 其中， L—桩长； D—桩径； d2—溶洞跨度； h—溶洞高度； l—溶洞位置； C—综合影响因 子； a—桩长的影响系数、 b —桩径的影响系数、 e—溶洞跨度的影响系数、 g—溶洞高度的影 响系数、 j— 溶洞位置的影响系数； S2、 将桥梁桩基竖向极限承载力折减系数If带入(7)， 得到岩溶区桥梁桩基竖向极限承 载力Qu′： Qu′＝If·Qu  (7)； 其中， Qu为无溶时桥梁 桩基竖向极限承载力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114218801 A 3